專利名稱：低壓差電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低壓差電壓調(diào)節(jié)器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源管理領(lǐng)域，特別是涉及一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
低壓差電壓調(diào)節(jié)器廣泛運(yùn)用于各種電子系統(tǒng)中，特別是要求低電源供電，快速負(fù)載響應(yīng)的數(shù)字系統(tǒng)。電流鏡輸出電壓的低壓差電壓調(diào)節(jié)器不僅可以對(duì)負(fù)載變化進(jìn)行快速響應(yīng)，而且其消耗的靜態(tài)電流也會(huì)隨著負(fù)載電流的減小而同步減小，減小了功耗，提高了效率。圖I為的現(xiàn)有技術(shù)中低壓差電壓調(diào)節(jié)器100的電路圖，所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器包括電流鏡輸出電路110、反饋電路120、誤差放大電路130、串聯(lián)在電流鏡輸出電路110的輸 出端VOUT和地VSS之間的電容CL和負(fù)載電阻RL。所述電流鏡輸出電路110包括功率晶體管M8、鏡像晶體管M7和與鏡像晶體管M7串聯(lián)的晶體管M6，所述功率晶體管M8的漏極為所述電流鏡輸出電路110的輸出端，所述功率晶體管M8與所述鏡像晶體管M7的源級(jí)都接電源VDD，柵極互相連接，兩者的寬長比之比為K 1，K為比例系數(shù)，兩者構(gòu)成了電流鏡電路，即晶體管M7上流過的電流與晶體管M8上流過的電流成比例，晶體管M6上流過的電流與晶體管M7上的相同，因此這樣通過控制晶體管M6上的電流就可以控制晶體管M8上的電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將電源電壓VDD轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0UT。所述反饋電路120包括串聯(lián)在電流鏡輸出電路110的輸出端VOUT和地VSS之間的電阻Rl和R2，其對(duì)輸出端上的電壓進(jìn)行分壓得到反饋電壓FB。所述誤差放大電路130接收參考電壓VREF和反饋電壓FB，并根據(jù)兩者的差來調(diào)節(jié)輸出端VE上的電壓，所述輸出端VE與晶體管M6的柵極相連，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管M6的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)功率晶體管M8的反饋控制，使得系統(tǒng)穩(wěn)定。為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一個(gè)補(bǔ)償電容Ce串聯(lián)在誤差放大器130的輸出端VE和地之間。所述誤差放大器130包括晶體管Ml、M2、M3、M4和M5，晶體管M5的柵極接基準(zhǔn)電壓VB以使得晶體管M5可以提供恒定的電流。但是傳統(tǒng)的電流鏡輸出電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓的精度會(huì)受到溝道調(diào)制效應(yīng)的嚴(yán)重影響。如圖I所示，由于功率晶體管M8需要對(duì)負(fù)載輸出較大的電流，所以通常功率晶體管M8會(huì)選取最小溝道長度，為了更好的匹配，因此鏡像晶體管M7也將是選擇最小溝道長度。所以最小溝道長度所帶來的溝道調(diào)制效應(yīng)將會(huì)非常嚴(yán)重。電源電壓VDD的變化將會(huì)直接影響輸出電壓VOUT的調(diào)整精度，特別是當(dāng)電源電壓VDD降低使功率晶體管M8工作于亞閾值區(qū)或線性區(qū)時(shí)，晶體管M7和M8已經(jīng)不能夠保持電流鏡的比例鏡像關(guān)系，同時(shí)系統(tǒng)反饋環(huán)路的增益和電源抑制比PSRR都會(huì)嚴(yán)重降低。因此，有必要提出一種改進(jìn)的技術(shù)方案來解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高精度低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其可以在電源電壓發(fā)生變化時(shí)仍能確保輸出電壓的調(diào)整精度。[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其包括輸出電路、反饋電路、誤差放大電路、串聯(lián)在輸出電路的輸出端和地之間的電容，所述輸出電路包括功率晶體管和鏡像晶體管，所述功率晶體管的源級(jí)和柵極分別與所述鏡像晶體管的源級(jí)和柵極相連，所述功率晶體管的漏極為所述輸出電路的輸出端，所述反饋電路采樣所述輸出電路的輸出端的電壓得到反饋電壓，所述誤差放大器根據(jù)所述反饋電壓和一參考電壓來控制所述鏡像晶體管上的電流。所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器還包括有連接于所述功率晶體管的漏極和所述鏡像晶體管的漏極之間的輔助調(diào)整電路，所述輔助調(diào)整電路將所述鏡像晶體管的漏極電壓調(diào)整的與所述功率晶體管的漏極端電壓相等。進(jìn)一步的，所述輸出電路還包括有與所述鏡像晶體管依次串聯(lián)的控制晶體管和第六晶體管，所述第六晶體管的柵極與所述誤差放大器的輸出端連接，所述控制晶體管的柵極與所述輔助調(diào)整電路的輸出端連接，所述輔助調(diào)整電路的一個(gè)輸入端接所述功率晶體管的漏極，另一個(gè)輸入端接所述鏡像晶體管的漏極。更進(jìn)一步的，所述輔助調(diào)整電路在所述鏡像晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓不相同，調(diào)整所述控制晶體管的柵極電壓，使得所述鏡像晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓相等。再進(jìn)一步的，所述輔助調(diào)整電路包括第9晶體管、第10晶體管、第11晶體管、第12晶體管、第13晶體管、第14晶體管和第16晶體管，第10晶體管的源級(jí)接所述鏡像晶體管的漏極，第11晶體管的源級(jí)接所述功率晶體管的漏極，第10晶體管的柵極與第11晶體管的柵極相連，第12、13、14晶體管的柵極相連，源級(jí)接地，第12晶體管的漏極接第10晶體管的漏極，第13晶體管的漏極接第11晶體管的漏極，第14晶體管的漏極接基準(zhǔn)電流，第10晶體管與第12晶體管的連接節(jié)點(diǎn)與第16晶體管的柵極相連，第16晶體管的源級(jí)接地，漏極接所述第9晶體管的漏極，兩者之間的節(jié)點(diǎn)接所述控制晶體管的柵極。第10晶體管與第12晶體管的連接節(jié)點(diǎn)和第9晶體管與第16晶體管的連接節(jié)點(diǎn)之間接有補(bǔ)償電容。進(jìn)一步的，所述反饋電路包括串聯(lián)在所述功率晶體管的漏極和地之間的兩個(gè)分壓電阻，兩個(gè)分壓電路的中間節(jié)點(diǎn)的電壓為所述反饋電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本實(shí)用新型中不僅鏡像晶體管的柵極、源級(jí)與功率晶體管的柵極、源級(jí)的電壓相同，而且鏡像晶體管的漏極也與功率晶體管的漏極的電壓相同，這樣保證了功率晶體管和鏡像晶體管的鏡像關(guān)系，從而確保了輸出電壓的調(diào)整精度，同時(shí)彌補(bǔ)了當(dāng)功率晶體管進(jìn)入線性區(qū)導(dǎo)致系統(tǒng)主環(huán)路增益的降低的問題，同時(shí)也提高了輸出電壓的電源抑制比PSRR。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中圖I為現(xiàn)有技術(shù)中低壓差電壓調(diào)節(jié)器的電路圖；和圖2為本實(shí)用新型中的高精度低壓差電壓調(diào)節(jié)器在一個(gè)實(shí)施例中的電路圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖2為本實(shí)用新型中的高精度低壓差電壓調(diào)節(jié)器200在一個(gè)實(shí)施例中的電路圖。如圖2所示，所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器200包括輸出電路210、反饋電路220、誤差放大電路130、串聯(lián)在輸出電路210的輸出端VOUT和地VSS之間的電容CL和負(fù)載電阻RL。所述輸出電路210包括功率晶體管M15、鏡像晶體管M8和與鏡像晶體管M8串聯(lián)的晶體管M6，所述功率晶體管M15的漏極為所述輸出電路210的輸出端V0UT，所述功率晶體管M15與所述鏡像晶體管M8的源級(jí)都接電源VDD，柵 極互相連接，兩者的寬長比之比為K 1，K為比例系數(shù)，兩者構(gòu)成了電流鏡電路，即鏡像晶體管M8上流過的電流與功率晶體管Ml5上流過的電流成比例，晶體管M6上流過的電流與鏡像晶體管M8上的相同，因此這樣通過控制晶體管M6上的電流就可以控制晶體管M8上的電流，從而控制功率晶體管M15上的電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將電源電壓VDD轉(zhuǎn)換為輸出電壓VOUT。所述反饋電路220包括串聯(lián)在輸出電路210的輸出端VOUT和地VSS之間的電阻Rl和R2，其對(duì)輸出端上的電壓進(jìn)行分壓得到反饋電壓FB。所述誤差放大電路230接收參考電壓VREF和所述反饋電路220提供的反饋電壓FB，并根據(jù)兩者的差來調(diào)節(jié)輸出端VE上的電壓，所述輸出端VE與晶體管M6的柵極相連，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管M6的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)功率晶體管M15的反饋控制，使得系統(tǒng)穩(wěn)定。為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一個(gè)補(bǔ)償電容Ce串聯(lián)在誤差放大器230的輸出端VE和地之間。所述誤差放大器230包括晶體管Ml、M2、M3、M4和M5，晶體管M5的柵極接基準(zhǔn)電壓VB以使得晶體管M5可以提供恒定的電流。為了減小溝道調(diào)制效應(yīng)對(duì)于輸出電壓的影響，在本實(shí)用新型的低壓差電壓調(diào)節(jié)器200中增加了輔助調(diào)整電路240。所述輔助調(diào)整電路240將所述鏡像晶體管M8的漏極端電壓Al調(diào)整的與所述功率晶體管M15的漏極端電壓VOUT相同，這樣鏡像晶體管M8和功率晶體管M15的柵極、源級(jí)和漏極的電壓都相同，從而確保了晶體管M8和M15能夠完全鏡像，從而保證了輸出電壓VOUT的調(diào)整精度。即使當(dāng)功率晶體管M15進(jìn)入到線性區(qū)或亞閾值區(qū)后，鏡像晶體管M8仍能保持與所述功率晶體管M15的鏡像關(guān)系，使得系統(tǒng)仍能正常工作。同時(shí)，也彌補(bǔ)了當(dāng)功率晶體管M15進(jìn)入線性區(qū)導(dǎo)致系統(tǒng)主環(huán)路增益的降低，同時(shí)也提高了輸出電壓的電源抑制比PSRR。所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器200還包括有串聯(lián)在晶體管M8和M6之間的控制晶體管M7。所述控制晶體管M7的柵極與所述輔助調(diào)整電路240的輸出端A3連接，所述輔助調(diào)整電路240的一個(gè)輸入端接所述功率晶體管的漏極Al，另一個(gè)輸入端接所述鏡像晶體管的漏極V0UT。所述輔助調(diào)整電路240在所述鏡像晶體管M8的漏極端電壓Al與所述功率晶體管M15的漏極端電壓VOUT不相同，調(diào)整所述晶體管M7的柵極電壓，從而使得所述鏡像晶體管M8的漏極端電壓Al與所述功率晶體管M15的漏極端電壓VOUT相等。所述輔助調(diào)整電路240包括晶體管M9、M10、M11、M12、M13、M14、M16。所述晶體管MlO的源級(jí)接所述晶體管M8的漏極Al,所述晶體管Mll的源級(jí)接所述晶體管M15的漏極VOUT,晶體管MlO的柵極與晶體管Mll的柵極相連。所述晶體管M12、M13、M14的柵極相連，源級(jí)接地VSS，晶體管M12的漏極接晶體管MlO的漏極，晶體管M13的漏極接晶體管Mll的漏極，晶體管M14的漏極接基準(zhǔn)電流IB。晶體管MlO與晶體管M12的連接節(jié)點(diǎn)A2與晶體管M16的柵極相連，晶體管M16的源級(jí)接地，漏極接所述晶體管M9的漏極，兩者之間的節(jié)點(diǎn)A3接所述晶體管M7的柵極。在節(jié)點(diǎn)A2和A3之間補(bǔ)償電容Cc2，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸出電壓VOUT升高時(shí)，晶體管Mll采樣得到的柵電壓也會(huì)同時(shí)升高，迫使晶體管MlO的漏極電壓A2降低， 晶體管M16的漏極電壓A3升高，最后使節(jié)點(diǎn)Al的電壓也同時(shí)升高，這樣形成了電壓反饋跟蹤。在其他實(shí)施里中，也可以采用其他形式的輔助調(diào)整電路，只能能夠使得節(jié)點(diǎn)Al的電壓能夠跟蹤所述輸出電壓VOUT即可。本文中的“連接”、“相接”、“接至”等涉及到電性連接的詞均可以表示直接或間接電性連接。上述說明已經(jīng)充分揭露了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
所做的任何改動(dòng)均不脫離本實(shí)用新型的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求1.一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其包括輸出電路、反饋電路、誤差放大電路、串聯(lián)在輸出電路的輸出端和地之間的電容，所述輸出電路包括功率晶體管和鏡像晶體管，所述功率晶體管的源級(jí)和柵極分別與所述鏡像晶體管的源級(jí)和柵極相連，所述功率晶體管的漏極為所述輸出電路的輸出端，所述反饋電路采樣所述輸出電路的輸出端的電壓得到反饋電壓，所述誤差放大器根據(jù)所述反饋電壓和一參考電壓來控制所述鏡像晶體管上的電流， 其特征在于，其還包括有連接于所述功率晶體管的漏極和所述鏡像晶體管的漏極之間的輔助調(diào)整電路，所述輔助調(diào)整電路將所述鏡像晶體管的漏極電壓調(diào)整的與所述功率晶體管的漏極端電壓相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述輸出電路還包括有與所述鏡像晶體管依次串聯(lián)的控制晶體管和第六晶體管，所述第六晶體管的柵極與所述誤差放大器的輸出端連接，所述控制晶體管的柵極與所述輔助調(diào)整電路的輸出端連接，所述輔助調(diào)整電路的一個(gè)輸入端接所述功率晶體管的漏極，另一個(gè)輸入端接所述鏡像晶體管的漏極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述輔助調(diào)整電路在所述鏡像晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓不相同，調(diào)整所述控制晶體管的柵極電壓，使得所述鏡像晶體管的漏極電壓與所述功率晶體管的漏極電壓相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述輔助調(diào)整電路包括第9晶體管、第10晶體管、第11晶體管、第12晶體管、第13晶體管、第14晶體管和第16晶體管，第10晶體管的源級(jí)接所述鏡像晶體管的漏極，第11晶體管的源級(jí)接所述功率晶體管的漏極，第10晶體管的柵極與第11晶體管的柵極相連，第12、13、14晶體管的柵極相連，源級(jí)接地，第12晶體管的漏極接第10晶體管的漏極，第13晶體管的漏極接第11晶體管的漏極，第14晶體管的漏極接基準(zhǔn)電流，第10晶體管與第12晶體管的連接節(jié)點(diǎn)與第16晶體管的柵極相連，第16晶體管的源級(jí)接地，漏極接所述第9晶體管的漏極，兩者之間的節(jié)點(diǎn)接所述控制晶體管的柵極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，第10晶體管與第12晶體管的連接節(jié)點(diǎn)和第9晶體管與第16晶體管的連接節(jié)點(diǎn)之間接有補(bǔ)償電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述反饋電路包括串聯(lián)在所述功率晶體管的漏極和地之間的兩個(gè)分壓電阻，兩個(gè)分壓電路的中間節(jié)點(diǎn)的電壓為所述反饋電壓。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其包括輸出電路、反饋電路、誤差放大電路。所述輸出電路包括功率晶體管和鏡像晶體管，所述功率晶體管的源級(jí)和柵極分別與所述鏡像晶體管的源級(jí)和柵極相連，所述功率晶體管的漏極為所述輸出電路的輸出端，所述誤差放大器根據(jù)反饋電路提供的反饋電壓和一參考電壓來控制所述鏡像晶體管上的電流。所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器還包括連接于所述功率晶體管的漏極和所述鏡像晶體管的漏極之間的輔助調(diào)整電路，所述輔助調(diào)整電路將所述鏡像晶體管的漏極電壓調(diào)整的與所述功率晶體管的漏極端電壓相等。這樣，保證了功率晶體管和鏡像晶體管的鏡像關(guān)系，從而確保了輸出電壓的調(diào)整精度。
文檔編號(hào)G05F1/56GK202649857SQ201120540989
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者鄭儒富 申請(qǐng)人:無錫中星微電子有限公司